【手続補正書】
【提出日】平成18年1月18日(2006.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  物体側から順に、正レンズを１枚のみ含む最も物体側に配置されたレンズ群Ｉ、開口絞り、正の屈折力を持ち広角端から望遠端に変倍する際に単調に物体側に移動するレンズ群Ｂ、を少なくとも有するズーム光学系と、電子撮像素子とを少なくとも有し、前記電子撮像素子で撮像した画像データを電気的に加工してその形状を変化させる画像処理過程を有する電子撮像装置であって、前記ズーム光学系が、ほぼ無限遠物点合焦時に次の条件式を満足することを特徴とする電子撮像装置。
０．８  ＜  ｙ07／（ｆｗ・ｔａｎω07w）  ＜  ０．９６
０．４  ＜  ｌｏｇγＢ／ｌｏｇγ        ＜  ４．０
但し、ｆｗは広角端におけるズーム光学系全系の焦点距離、ｙ07は前記電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ10としたときに０．７ｙ10で表わされる像高、ω07wは広角端における前記電子撮像素子の有効撮像面上の中心からｙ07の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度、γ＝ｆＴ／ｆｗ（但し、ｆＴは望遠端におけるズーム光学系全系の焦点距離）、γＢ＝望遠端におけるレンズ群Ｂの倍率／広角端におけるレンズ群Ｂの倍率である。
【請求項２】  前記レンズ群Ｂが、物体側から正レンズ、負レンズの順に接合されたレンズ成分を少なくとも有することを特徴とする請求項１に記載の電子撮像装置。
【請求項３】  前記レンズ群Ｉが、負の屈折力を持ち、光路を折り曲げるための反射光学素子を少なくとも有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子撮像装置。
【請求項４】  半画角と像高の情報、あるいは実像高と理想像高の情報が記録された記録媒体を更に備え、該情報を使って前記形状を変化させる画像処理過程が実行されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子撮像装置。
【請求項５】  前記広角端から前記望遠端までの焦点距離区間を複数の区間に分割すると共に、少なくとも１つの区間に対して所定の補正量が設定され、前記所定の補正量を用いて前記形状を変化させる画像処理過程が実行されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子撮像装置。
【請求項６】  前記焦点距離区間のうち、広角端近傍の焦点距離区間のみで前記形状を変化させる画像処理過程が実行されることを特徴とする請求項５に記載の電子撮像装置。
【請求項７】  前記焦点距離区間のうち、中間位置から前記望遠端までの焦点距離区間では、前記形状を変化させる画像処理過程が実行されないことを特徴とする請求項５に記載の電子撮像装置。
【請求項８】  前記複数の区間における各区間内では同じ補正量が用いられていることを特徴とする請求項６又は７のいずれかに記載の電子撮像装置。
【請求項９】  前記補正量は、１つの区間内における望遠端側で像の歪みが残存しない補正量であることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の電子撮像装置。
【請求項１０】  前記反射光学素子が最も物体側に位置し、次の条件式を満足することを特徴とする請求項３乃至９のいずれかに記載の電子撮像装置。
−１．５＜（Ｒ１１＋Ｒ１２）／（Ｒ１１−Ｒ１２）＜１．１
但し、Ｒ１１は前記反射光学素子の入射面の曲率半径、Ｒ１２は前記反射光学素子の射出面の曲率半径である。
【請求項１１】  前記レンズ群Ｉと前記開口絞りの間に配置された負の屈折力を有するレンズ群IIと、前記レンズ群Ｂよりも像側に配置されたレンズ群Ｆを更に備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の電子撮像装置。
【請求項１２】  前記レンズ群Ｉ、レンズ群II、前記レンズ群Ｂ及び前記レンズ群Ｆの４つのレンズ群のみからなることを特徴とする請求項１１に記載の電子撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、本発明によるズームレンズを有する撮像装置は、前記レンズ群Ｉが、負の屈折力を持ち、光路を折り曲げるための反射光学素子を少なくとも有するのが好ましい。
また、本発明によるズームレンズを有する撮像装置は、半画角と像高の情報、あるいは実像高と理想像高の情報が記録された記録媒体を更に備え、該情報を使って前記形状を変化させる画像処理過程が実行されることを特徴としている。
また、本発明によるズームレンズを有する撮像装置は、前記広角端から前記望遠端までの焦点距離区間を複数の区間に分割すると共に、少なくとも１つの区間に対して所定の補正量が設定され、前記所定の補正量を用いて前記形状を変化させる画像処理過程が実行されることを特徴としている。
また、本発明によるズームレンズを有する撮像装置は、前記焦点距離区間のうち、広角端近傍の焦点距離区間のみで前記形状を変化させる画像処理過程が実行されることを特徴としている。
また、本発明によるズームレンズを有する撮像装置は、前記焦点距離区間のうち、中間位置から前記望遠端までの焦点距離区間では、前記形状を変化させる画像処理過程が実行されないことを特徴としている。
また、本発明によるズームレンズを有する撮像装置は、前記複数の区間における各区間内では同じ補正量が用いられていることを特徴としている。
また、本発明によるズームレンズを有する撮像装置は、前記補正量は、１つの区間内における望遠端側で像の歪みが残存しない補正量であることを特徴としている。
また、本発明によるズームレンズを有する撮像装置は、前記反射光学素子が最も物体側に位置し、次の条件式を満足することを特徴としている。
−１．５＜（Ｒ１１＋Ｒ１２）／（Ｒ１１−Ｒ１２）＜１．１
但し、Ｒ１１は前記反射光学素子の入射面の曲率半径、Ｒ１２は前記反射光学素子の射出面の曲率半径である。
また、本発明によるズームレンズを有する撮像装置は、前記レンズ群Ｉと前記開口絞りの間に配置された負の屈折力を有するレンズ群IIと、前記レンズ群Ｂよりも像側に配置されたレンズ群Ｆを更に備えることを特徴としている。
更に、本発明によるズームレンズを有する撮像装置は、前記レンズ群Ｉ、レンズ群II、前記レンズ群Ｂ及び前記レンズ群Ｆの４つのレンズ群のみからなることを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本発明は、高ズーム比で明るいＦ値を有するズームレンズを搭載した電子撮像装置において、奥行きの薄型化と広画角化を両立させるものである。特にズームレンズ広角端近傍の焦点距離において、意図的に大きな樽型の歪曲収差を有した像を前記電子撮像素子に形成させる構成とした。
このように構成すると、光学系を肥大化させずに広い画角の情報を取り込むことが可能となる。
樽型に歪んだ像は、前記撮像素子を介して光電変換されて画像データとなる。そして、前記電子撮像装置に内蔵されている信号処理系等を介して、電気的に形状変化（画像の歪み）に相当する修正加工が施される。このようにすれば、最終的に前記電子撮像装置より出力された画像データを表示装置にて再生したときに、画像の歪みがデジタル補正されて被写体形状にほぼ相似した画像が得られる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
なお、補正が必要な焦点距離区間については、いくつかの焦点ゾーンに分割する。そして、該分割された焦点ゾーン内の望遠端近傍でほぼ
ｒ'（ω）＝αｆｔａｎω
を満足する補正結果が得られる場合と同じ補正量で補正してもよい。ただし、その場合、分割された焦点ゾーン内の広角端において樽型歪曲量がある程度残存してしまう。
また、分割ゾーン数を増加させてしまうと、補正のために必要な固有データを記録媒体に余計に保存する必要が生じあまり好ましくない。
そこで、分割された焦点ゾーン内の各焦点距離に関連した１つ又は数個の係数を予め算出しておく。この係数は、シミュレーションや実機による即手に基づいて決定しておけば良い。そして、前記分割されたゾーン内の望遠端近傍でほぼ
ｒ'（ω）＝αｆｔａｎω
を満足する補正結果が得られる場合の補正量を算出し、この補正量に対して焦点距離毎に前記係数を一律に掛けて最終的な補正量にしてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
ところで、ズームレンズには駆動機構が不可欠である。仮に、光学系が小さくなっても駆動機構が複雑で大型化しては意味がない。
本発明の電子撮像装置の場合、奥行き方向を薄くすることを目的の一つとしているため、駆動機構を含めたズームレンズ（以下、ズームレンズユニットと呼ぶ）の径が大きくなるのは好ましくない。
ズームレンズユニットの径を小さくするには、ズーム時にシャッターユニット位置を移動しないことと、絞り径を小さくすることと、それらやレンズ群の移動量を小さくすることが必要である。これらを同時に満たすには、前記レンズ群Ｉは全体として正の屈折力を持つように構成するのがよい。この場合、レンズ群Ｉの像側に負の屈折力を持ち光軸を移動することで変倍機能を有するレンズ群IIを配置し、さらにその像側に前記レンズ群Ｂが続く構成とするのが良い。
つまり、変倍機能を有するレンズ群をレンズ群IIとレンズ群Ｂとに二分することになるので、レンズ群の移動量が減り、さらにレンズ群IIとレンズ群Ｂとは互いに異符号の屈折力を持つため変倍時に逆方向に移動するようになる。
従って、前記レンズ群IIとレンズ群Ｂとの間に開口絞りとシャッターを配置すれば変倍時に開口絞りとシャッターの位置を移動する必要がなくなる。しかも開口径を小さくすることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
前記レンズ群Ｉは、正の屈折力を有する場合は、物体側から順に、入射面が非球面形状の凹面であり、かつ、光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムと、正レンズとの２つのエレメントで構成するのがよい。このプリズムは、特に、入射瞳位置を浅くしてプリズムを小型に維持するために、上記条件式(9)，(9')，(9")の少なくともいずれかを満足するように負の屈折力を持つのがよい。レンズ群Ｉ全体としては、前記レンズ群IIの変倍効率を高めるために、次の条件式(10)を満足するように出来る限り強い屈折率を持つようにする必要がある。
２．０  ≦  ｆ１／ｆｗ  ≦  １０．０                    …(10)
但し、ｆ１はレンズ群Ｉ全体の焦点距離である。
条件式(10)を満足すれば、軸外収差や色収差の補正が困難になることも、プリズムが肥大化することもなく、レンズ群IIの変倍率を大きくとることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
条件式(11)を満足すれば、前記レンズ群IIの変倍率が移動量の割に低く光学系が大きくなるのを抑えることができ、かつ、コマ収差、非点収差などの軸外収差補正が困難となるのも抑えることができる。
また、条件式(12)を満足すれば、レンズ群Ｉの主点が像側傾向とならず、レンズ群IIの変倍効率を良好に保つことができる。さらに、コマ収差の発生を抑えることもでき、かつ、曲率の強いメニスカス形状とはならないので、レンズ群Ｉと干渉することもない。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
さらに、レンズ群IIについて説明する。
前記レンズ群IIについては、物体側から負レンズ、正レンズの順の２枚のレンズで構成するのがよい。さらに、該負レンズは、少なくともいずれか一方の面を非球面に形成するのがよい。加えて、次の条件式(13)を満足するとよい。
−１．０  ＜（Ｒ2NF ＋Ｒ2NR ）／（Ｒ2NF −Ｒ2NR ）＜  １．０        …(13)
但し、Ｒ2NF はレンズ群IIにおける負レンズの物体側の面の光軸上での曲率半径、Ｒ2NR はレンズ群IIにおける負レンズの像側の面の光軸上での曲率半径である。
条件式(13)を満足すれば、コマ収差や樽型歪曲収差の発生を抑えることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
条件式(15)を満足しない場合は、光学的ローパスフィルターが必要となる。その場合は、以下に述べるように構成して、出来る限り薄くするのがよい。
一般的に光学的ローパスフィルターは、水晶の様な単軸結晶が有する複屈折作用を利用している。ここで、結晶軸がズームレンズの光軸に対してなす角が３５度から５５度の範囲であり、かつ各々の結晶軸を像面に投影したときの方向がそれぞれ異なる複数あるいは単独の水晶で構成された光学的ローパスフィルターを含む場合、その中でズームレンズ光軸上に沿った厚みが最も厚いフィルターの肉厚ｔLPF（mm）が次の条件式(16)，（17）を満足するようにするとよい。
ａ  ＜  ４μｍ  のとき
０．０８ａ  ＜  ｔLPF  ＜  ０．１６ａ                  …(16)
ａ  ＜  ３μｍ  のとき
０．０７５ａ  ＜  ｔLPF  ＜  ０．１５ａ                …(17)
但し、ｔLPF（mm）はズームレンズの光軸に沿って最も厚く、ズームレンズの光軸とのなす角が３５度から５５度の範囲に１つの結晶軸を有する光学的ローパスフィルターの肉厚、ａは電子撮像素子の水平画素ピッチ（単位μｍ）である。